DE1601638A1

DE1601638A1 - Geblaese fuer Gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE1601638A1
Application number: DE19671601638
Authority: DE
Inventors: Ellinger John Henry
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-12-05
Filing date: 1967-12-04
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1195961A; US3472321A; DE1601639A1; GB1195964A

Description

DIPL-ING. CURT WALLACH 1 R Π 1 R Ί 8

DfPL₁-ING. GÜNTHER KOCH I D U I b J ö

DR. TINO HAIBACH

8 München 2, * ►Dezember 1967

UNSER ZEICHEN: 11119 "

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England

Gebläse für Gasturbinenstrahltriebwerke

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebläse für Gasturbinenstrahltriebwerke.

Es ist bekannt, daß Mantelstrom-Gasturbinenstrahltriebwerke mit einer proportional hohen Mantelströmung einen wirtschaftlichen und zweckmäßigen Antrieb für Flugzeuge darstellen, die mit Unterschallgeschwindigkeit fliegen. Um dieses hohe Mantelstromverhältnis zu erhalten, ist bereits vorgeschlagen worden, große Gebläse zu benutzen, die die Luft komprimieren, von der wenigstens ein Teil im Nebenstrom zu dem Gasgenerator des Triebwerkes /erläuft.

Derartige Triebwerke haben jedoch den Nachteil eines hohen Luftwiderstandes, wenn irgendein Fehler im Triebwerke auftritt, da das große Gebläse, wenn es stillgesetzt werden muß, einen bedeutenden Luftwiderstand aufweist. Eine Möglichkeit, diesen . Nachteil zu vermeiden, besteht darin, die Gebläseschaufeln

1 0 Ί i: ?h ! Π 0 9 5

ίου ■>

beim Auftreten irgendeines Fehlers in Segelstellung zu bringen, um so den Luftwiderstand zu vermindern. Bei großen Gebläsen wird es aber außerordentlich schwierig, Schaufeln mit einstellbarem Anstellwinkel herzustellen.

Auch bei derartigen Gebläsen wäre es vorteilhaft, die Anstellung der Gebläseschaufeln zum Zwecke der Schubumkehr oder zur Anpassung an unterschiedliche Plugbedingungen einstellen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse zu schaffen, bei dem wenigstens ein Teil der Gebläseschaufeln in Segelstellung oder andere Anstellagen überführbar sind, wobei ein solches Gebläse insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Gasturbinenstrahltriebwerke anwendbar ist.

Die Erfindung geht aus von einem Gebläse mit einer Welle, die mehrere radial verlaufende innere Schaufelabschnitte trägt und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß ein Schaufelring koaxial zu der Welle vorgesehen und mit den Spitzen der inneren Schaufelabschnitte verbunden ist, und daß radial verlaufende äußere Schaufelabschnitte auf den Schaufelring montiert sind, wobei jeder äußere Schaufelabschnitt so gelagert ist, daß er sich um seine Längsachse drehen kann.

Vorzugsweise ist der Schaufelring so ausgebildet, daß er sämtliche Zentrifugalkräfte, die durch die äußeren Schaufelabschnitte ausgeübt werden, aufnehmen kann, wenn sich das Gebläse dreht, und außerdem ist der Ring so ausgebildet, daß er die Schaufelfüße

1 t) 9 H M/ U Π 9 3

ORIGINAL

der äußeren Schaufelabschnitte lagern kann.

Die äußeren Abschnitte können zweckmäßigerweise im Winkel rings des Umfanges des Schaufelringes gegenüber den inneren Schaufelabschnitten derart versetzt sein, daß die Antriebsübertragung für die äußeren Abschnitte von den inneren Abschnitten und dem Ring aufgenommen wird.

Vorzugsweise ist der Ring an den inneren Abschnitten elastisch derart festgelegt, daß sich der Ring bei Drehung des Gebläses frei in vorbestimmter Weise deformieren kann»

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Sehaufelring eine im wesentlichen H-förmige Querschnittsgestalt auf, wobei die Schenkel des H sich radial erstrecken und Endflansche bilden, während der Steg Lager trägt, um die äußeren Schaufelabschnitte zu haltern.

Nachstehend wird ein'Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerkes mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Gebläse,

Fig« 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Schaufelanordnung des Gebläses,

Fig. j> bis 5 in größerem Maßstab gezeichnete perspektivische Darstellungen verschiedener Einzelteile.

•A 10 9824/0095

Fig.l zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 50 mit einem äußeren Gehäuse 51* das einen Kompressor 52, eine nicht-dargestellte Verbrennungseinrichtung und eine nicht-dargestellte Turbine beherbergt und eine Schubdüse besitzt. Kompressor und Turbine sind antriebsmäßig miteinander verbunden. Als erste Stufe des Kompressors ist ein Gebläse 55 vorgesehen. Dieses Gebläse besitzt mehrere Gebläseschaufeln 54, von denen jede aus einem inneren Abschnitt 1 und einem äußeren Abschnitt 2 besteht. Diese Abschnitte sind über einen Schaufelring 15 miteinander verbunden, der praktisch den Vorderrand des Gehäuses 5! des Haupttriebwerkes bildet. Die Gebläseschaufeln 54 sind von einer Gebläseverkleidung 55 umgeben.

Die Schaufeln 54 wurden als Einzelschaufeln bezeichnet; tatsächlich sind aber die äußeren Schaufelabschnitte in Umfangsrichtung gegenüber den inneren Abschnitten versetzt und zwar derart, daß sie etwa jeweils in der Mitte zwischen zwei inneren Abschnitten 1 liegen.

Bei irgendeinem Fehler im Triebwerk ergibt sich die Notwendigkeit, das Triebwerk 50 zu drosseln oder völlig abzuschalten, während das Flugzeug, das dieses Triebwerk trägt, im Flug befindlich ist. Dann ergibt das Gebläse 54 einen Luftwiderstand, der sich mit der Geometrie des Schaufelsystems im Mantelstromkanal ändert. Wenn mit einer solchen Möglichkeit gerechnet werden soll, ist es normalerweise notwendig, die Triebwerke mit größerer Leistung auszulegen, um solchen Zufällen begegnen zu können und dies führt zu einer Kostenerhöhung und Gewichtserhöhung des installierten Triebwerks .

ORIGINAL IJKT 109824/0095

Auch kann es erforderlich sein, den Anstellwinkel der Schaufeln zu ändern, um eine Schubumkehr zu erlangen oder um eine Anpassung an sich ändernde Flugbedingungen zu ermöglichen.

ITm in der Segelstellung den Luftwiderstand des Gebläses zu vermindern, könnte man die Schaufeln des Gebläses in die Segelstellung überführen. Da bei derartigen Gebläseschaufeln gewöhnlich eine beträchtliche Verwindung zwischen Schaufelfuß und Schaufelspitze vorhanden ist, ist es jedoch unzweckmäßig, die gesamte Schaufel in die Segelstellung zu überführen, da ein Ansteigen des Luftwiderstandes von Teilen der Schaufel, die im wesentlichen parallel zur Luftströmung liegen, bewirken, daß die Luftwiderstandszunaliame in jenen Teilen, die in einem beträchtlichen Winkel angestellt sind, ausgeglichen werden. Daher sind gemäß der Erfindung nur die Schaufelabschnitte 2 in die Segelstellung übaführbar, während die Schaufelabschnitte 1 in ihrer ursprünglichen Lage verbleiben.

Der Mechanismus zur Überführung der äußeren Abschnitte in die Segelstellung können bewirken, daß der in. Segelstellung befindliche Rotor zur Ruhe kommt, wenn die Schaufeln voll in die Segelstellung überführt sind, wodurch sieh eine wesentliche Verminderung des Luftwiderstandes ergibt.

Fig.2 zeigt den Verstellmechanismus und den Antrieb, Die Gebläseschaufel wird durch einen äußeren Schaufelring 15 in zwei Teile aufgeteilt^ und zwar in den inneren Sohaufelabschnitt 1 und

109 8 2k /0095 ·/.

den äußeren Schaufelabschnitt 2. Da der Anstellwinkel des Abschnittes 1 normalerweise klein ist, ist es nicht erforderlich, diesen Teil anstellbar zu machen. Die relativ kleine Schaufelfußfläche der Schaufelbefestigung würde die Anordnung eines geeigneten Verstellmechanismus sehr schwierig machen. Die äußeren Schaufelabschnitte 2 sind in einem beträchtlichen Winkel angestellt, der mit dem Durchmesser zunimmt und au-s diesem Grunde sind diese Abschnitte verstellbar ausgebildet.

Die inneren Schaufelabschnitte 1 sind auf einem inneren Schaufelring Ib montiert, der bei 17 von einer Welle lö angetrieben wird.

Die äußeren Schaufelabschnitte 2 sind einer hohen Zentrifugalbelastung sowohl längs ihrer Längsachse als auch um diese herum ausgesetzt. Die Schaufellagerung des Abschnitts 2 auf dem Ring 15 ist so ausgebildet, daß diese Kräfte aufgenommen werden können.

Der Schaufelabschnitt 2 kann aus Mall in Hohlbauweise oder aus einem geeigneten hochfesten Kunststoffmaterial hergestellt sein. In letzterem Fall ist das Kunststoffmaterial teilweise in einem metallischen Lager 3 eingebettet, der Teil eines metallischen Lagers 4 ist, welches innen zur Gewichtsersparnis mit Rippen ausgestattet ist. Zwei Axiallager 6a,6b und Abschlussmuttern (nicht dargestellt) und zwei radiale Lager 6c und £>difcertragen die Kräfte und Momente, die auf die Schaufeln wirken, auf den äußeren Schaufelring auf entsprechende Oberflächen der Innenseite eines zylindrischen Lagers bei 7. Der Schaufelfuß eines jeden äußeren Schaufel-

4/0095

Abschnitts 2 ist außerdem mit einem gezahnten Umfang 8 versehen, . der als Schneckenrad wirkt und mit zwei Schnecken 9a,9b mit hohem Untersetzungsverhältnis zusammenwirkt.

Einzelheiten des Schaufellagers und der Anordnung zur Übertragung von Kräften nach dem Schaufelring 15 sind in Pig.3 dargestellt.

Die radialen Kräfte, die auf die Lager 6a,6b wirken, werden als Scherkräfte über vier Stege 10 nach den Rändern 12 des H-förmig gestalteten äußeren Schaufelrings 15 übertragen. Diese Ränder sind so ausgelegt, daß sie den größten Teil der Zentrifugalkräfte aufnehmen können, der auf die Schaufeln, die Sehaufellagerung und den Schaufelantrieb wirken. Die Ränder haben zur Verminderung des Luftwiderstandes eine möglichst geringe radiale Breite. Die radiale Lage des Rings fällt mit der radialen Lage des Gehäuses 51 zusammen, das die Statorbeschaufelung der zweiten und folgenden Kompressorstufen trägt.

Der Winkel zwischen den Stegen 10 ist gleich dem Winkel, um den die Schaufelabschnitte 2 geschwenkt werden können und diese Stege bilden demgemäß zugleich geeignete Anschläge, um die Drehung zu begrenzen, wenn hohe Zentrifugalverdrehungskräfte auf die Schaufelabschnitte unter normalen Plugbedingungen wirken.

Die Stege 10 weisen auch Lager für die Schneckenräder 9a und 9b auf, die hohen Axialkräften und normalen Radgetriebekräften unterworfen sind. -

109 8 24/0095 /

1 b U ι Γ· .;! b

Das über den Schaufelabschnitt übertragene tangentiale Drehmoment wird durch vier Stege 11a,11b,lic,lld (nur einer davon ist aufgenommen

dargestellty,die zwischen dem Lager 7 und zwei inneren Umfangsflanschen 5O^f,51^f eingefügt sind, welche die Bohrung des äußeren Schaufelrings verstärken. Diese Umfangsflansche übertragen Momente, die infolge des tangentialen Drehmoments auf Schaufelabschnitten auftreten, nach einer Stelle in der Mitte zwischen den Schaufelabschnitten nach Punkten, wo die Spitzen der inneren Schaufeln fixiert sind. Da diese Momente gleiche und entgegengesetzt gerichtete Radialkräfte an diesen Punkten erzeugen, muß nur eine hinreichende Scherfestigkeit vorgesehen werden und dies wird durch den Mittelabschnitt der axialen Oberfläche IJ bewirkt, die gleich ist der Lagerbreite.

Axialbelastungen der äußeren Schaufelabschnitte infolge von Schubkräften liefern ein Drehmoment, das eine Verwindung des äußeren Ringes zu bewirken sucht. Diese Kraft wird fast vollständig durch eine geringe Neigung des Lagers 7 nach vorn ausgeschaltet, wobei die radiale Zentrifugalkraft benutzt wird, um ein Korrekturmoment zu erzeugen. So ist die Torsion auf dem äußeren Schaufelring klein. Die Torsion wird durch Verstärkung des äußeren Rings durch Abdeckplatten Ij5a, 13b aufgenommen. Der Η-Querschnitt des äußeren Schaufelringes gewährleistet, daß entweder der innere oder äußere Teil des Schaufelringes eine gewisse Torsionssteifigkeit hat und so in die Ränder 12 des Schaufelringes eingeführte Torsionsbeanspruchungen vermindert. So bildet der äußere Teil des Schaufelringes das Lager für die

OBlGINALINSPECtED 10SS24/009E *^/#

äußeren Schaufelabschnitte und umschließt den Schaufelverstellmechanismus .

Der innere Teil des äußeren Schaufelringes legt die inneren Schaufelabschnitte an ihren Spitzen am äußeren Schaufelring fest und überdeckt die Endmuttern der äußeren Schaufelabschnitte.

Der äußere Schaufelring ist zur Gewichtserleichterung so ausgeführt, daß er hoher Zugbeanspruchung ausgesetzt ist. Daher ist er bei voller Drehzahl beträchtlichen radialen Deformationen ausgesetzt. Die Deformation des inneren Schaufelringes 16 am Befestigungspunkt 17 mit dem Antrieb sollte klein gehalten werden und etwa I/3 der Beanspruchung des äußeren Schaufelrings unterworfen sein. Dies ist sehr schwierig zu verwirklichen, wenn die inneren Schaufelabschnitte 1 starr am äußeren Schaufelring 15 festgelegt sind. Das Verfahren zur Verstellung der äußeren Schaufelabschnitte erfordert außerdem, daß die inneren Schaufelabschnitte um eine halbe Schaufelteilung gegenüber den äußeren Abschnitten versetzt sind. Eine starre Verbindung zwischen der Innenschaufel und dem Außenschaufelring würde bewirken, daß der äußere Schaufelring wellenförmig längs seines Umfanges verzerrt würde, wodurch hohe Beanspruchungen sowohl im äußeren Schaufelring als auch in den inneren Schaufelabschnitten erzeugt würden. Dies würde die Ausbildung des äußeren Schaufelringes beeinträchtigen und die inneren Schaufelabschnitte übermäßig belasten, wenn sie einer hohen tangentialen Biegemomentbeanspru-

noch chung unterworfen werden und außerdem/einer Zentrifugallast in-

109 824/0095 OBlQiNAL INSPECTED

folge ihres eigenen Gewichtes. Eine einfache Einrichtung, die eine Gleitberührung zwischen den inneren Schaufelabschnittspitzen und dem äußeren Schaufelring bewirken würde, könnte zu einer schwerwiegenden Beschädigung führen.

Das elastische Element, das zur Verminderung der Radialbelastung auf den äußeren Schaufelring bzw. die inneren Schaufelabschnitte dient, sollte in erster Linie nur einen Freiheitsgrad haben, wodurch eine starre tangentiale Antriebsverbindung zwischen den inneren Schaufelabschnitten und dem äußeren Schaufelring hergestellt wird. Eine genügende Torsionssteifheit begrenzt unzweckmäßige Schwingungen der äußeren Schaufeln nach vorn oder zurück, während die gesamte Axialbelastung aufgenommen wird. Die eingeschachtelte Pederstegausbildung 14 gemäß Fig.4 erfüllt diese Forderung insbesondere deshalb, weil sie torsionsmäßig schwächer ist als der äußere Schaufelring 15 und so torsionsmäßig eingeführte Belastung im Ring rexMJ^fErtHs .

Die Spitze der inneren Schaufelabschnitte 10 bildet eine Seite eines sich in Axialrichtung erstreckenden Kastenquerschnitts, deren gegenüberliegende Seite starr an einem Axialflansch 53* festgelegt ist, der mit dem Ring 15 verbunden ist. Die zwei restlichen Seiten 54^f und 55' sind leicht flexibel und ermöglichen eine überwachbare Relativbewegung zwischen den Schaufelabschnitten 1 und dem Ring 15 im wesentlichen nur in der Radialrichtung. Da sich die beiden flexiblen Seiten nicht verlängern oder verkürzen können, muß jede Relativbewegung in Richtung der

109824/0095 '

beiden anderen zwei Seiten hin erfolgen,' d.h.· in Radialrichtung. \ '

Eine einzige, sich in Umfangerichtung erstreckende Feder, die starr sofc sowohl mit den Spitzen der inneren Schaufelabschnitte als auch mit dem äußeren Schaufelring verbunden ist, würde eine gewisse radiale Bewegung zulassen, jedoch würde diese Anordnung zu unerwünschten Biegebelastungen an den Spitzen der inneren Schaufelabschnitte führen. Bei der dargestellten Anordnung bewegen sich die Spitzen der Schaufelabschnitte nur in radialer Richtung gegenüber dem äußeren Schaufelring.

Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß die Biegefeder 1$ zwischen zwei axial verlaufenden Flanschen 53* und 56 der inneren Oberfläche des H-förmigen Ringes 15 liegt. Diese Flansche sind durch einen Teil 57 verbunden, so daß ein sich in Achsrichtung erstreckender Kanalquerschnitt gebildet wird, der eine zusätzliche Versteifung des Schaufelringes 15 bewirkt.

Es ist möglich, daß eine gewisse Gefahr besteht, daß sich die Blattfedern 54* und 55* verziehen, wenn sie Beanspruchungen unterworfen werden, die von einem negativen, auf den Rotor wirkenden Drehmoment herrühren. Um dies zu vermeiden, können die Innenräume zwischen den Blattfedern mit einem elastischen Werkstoff, z.B. synthetischem Gummi od.dgl., ausgefüllt werden.

Die inneren Schaufeln 1 und der innere Schaufelring 16 bestehen vorzugsweise aus Metall, um die Herstellung und den Zusammenbau

* 108824/0095

• -A

16 0 1h 3 8

zu vereinfachen, jedoch könnte zur Gewichtseinsparung auch eine Konstruktion aus Plastikwerkstoff Anwendung finden. Dadurch, daß die äußeren Schaufelabschnitte 2 in den äußeren Schaufelring eingesetzt werden, bevor die inneren Schaufelabschnitte mit dem äußeren Schaufelring verbunden werden, wird der Zusammenbau des inneren Schaufelringes 16 vereinfacht» Die inneren Schaufeln werden in Schwalbenschwanznuten gehalten und sie werden erforderlichenfalls in ihrer Stellung aufgeschrumpft.

Der innere Schaufelring 16 gemäß Fig.5 ist so ausgebildet, daß die RadlalbewEgung der Blattfeder 14 so klein als möglich wird, um einerseits ihre Länge so klein als möglich zu halten und andererseits die Axialbeanspruchung der Innenfläche 17 zu verringern, wo der Antrieb 18 mit dem inneren Schaufelring 16 verbunden ist.

Die Üadial verlaufenden Oberflächen des Ringes 16 mit Kastenquerschnitt sind daher verjüngt ausgebildet, um eine geeignete Schaufelfußbeanspruchung von l/j5 jener im äußeren Schaufelring zu erzielen und eine umfängliche Beanspruchung, die 2/3 der Beanspruchung in dem äußeren Schaufelring beträgt.Der innere Schaufelring wird so asu einer kritischen Beanspruchung unterworfen und die Verbindung I7 zwischen Antrieb Ib und Ring 16 wird nicht überbeansprucht.

Der Antrieb Ib ist so ausgelegt, daß die Antriebsmomente,die aerodynamische Belastung,die Kreiselkräfte und radiale Ausdeh-

109 824/0095

ORfGINAL INSPECTED

ISO 1638

nungskräfte aufgenommen werden können, die eine beträchtliche Deformation bewirken könnten. Die am Umfang liegende "Verzahnung 19 und die Lageroberfläche 20 sind deshalb nicht kritisch dimensioniert.

Der äußere Schaufelabschnitt 2 wird über ein Zahnrad 8, Schneckenräder 9a,9b und Wellen 21a,21b (nur eine dargestellt) gedreht, die flexibel mit den Rädern 22a und 22b verbunden sind. Beide Räder werden in gegenläufigem Sinn durch eine zentrale Schnecke 2j5 gedreht, die zwei Sehaufelabschnitten auf jeder Seite antreibt. So wurden 24 äußere Schaufelabschnitte ö Schneckengetriebe 2.2 erfordern. Eine hohe Untersdzung zwischen den Schnecken 9 und dem Rad ö ist wesentlich, um nicht nur eine Selbstsperrung zu gewährleisten, sondern auch um den Durchmesser der Wellen 21 zu verringern. Hierdurch wird gewährleistet, daß ein verhältnismäßig niedriges Drehmoment über die kleinen fjslexiblen Kupplungen (nicht dargestellt) zwischen den Wellen 21 und den Rädern 22 übertragen wird und wodurch das System gegenüber Bearbeltungsungenauigkeiten weniger empfindlich wird.

Wegen des hohen UntersetzungsVerhältnisses zwischen dem Rad 8 und der Schnecke 9 und dem weiteren Untersetzungsverhältnis zwischen den Rädern 22 und 2> kann die lange Antriebswelle 24 mit kleinem Durchmesser ausgebildet sein und sie kann leicht durch eine Bohrung 25 im inneren Schaufelabschnitt 1 hindurchgeführt werden. Es können Zwischenlager vorgesehen werden, die die Antriebsmittel, welche in dem Ritzel 26 enden, unterstützen. Das Ritzel wird von einem Innenlager 27 getragen, das einstellbar bei 28 mit

10 982 kl Π 0 9 5 ORIGINAL INSPECTED ·/·

TBu lh30

dem Lager 29 eines Kegelrades 30 verbunden ist. Das Kegelrad trägt zwei innere Lageroberflächen 31 und 32 und eine lange Keilnut*^. In dieser Keilnut ist ein Schlitten 34 geführt, dessen kurze Innenverzahnung 35 in die Verzahnung 19 des Antriebs Ib eingreift oder stattdessen könnte der Schlitten mit einer konischen Oberfläche 36 der Paßfläche 37 des Gehäuses 38 zusammenwirken. In jedem Pail greift die Verzahnung 39 am Umfang des Schlittens 34 in Innenverzahnungen 33 des Kegelrades 30 ein. Der Schlitten wird auf dem Lager 4o zentriert, welches ständig im Betrieb ist, während sich die Gebläseschaufeln drehen. Der Schlitten wird axial durch mehrere hydraulische Zylinder 4l getragen, die in dem Gehäuse 38 eingebaut sind. Auf diese Weise werden flexible Leitungsverbindungen vermieden. Es ist jedoch auch möglich, anstelle des Zylinders 41 einen elektrischen Antrieb vorzusehen.

Beim Normalflug eines durch das Triebwerk 49 angetriebenen Flugzeugs treibt der Schlitten 34 das Kegelrad 30 mit der gleichen Drehzahl wie den Antrieb 18 durch Eingriff zwischen den Zähnen 19*35*39 und 33. Demgemäß findet keine Relativbewegung des Ritzels 26 um die eigene Achse statt und der Gesamtmechanismus außer dem Lager 40 und dem Schneckenrad 9 befindet sich in Ruhe und ist unbelastet. Axiale Zentrifugalbelastungen, die auf die äußeren Schaufelabschnitte einwirken, bewirken beträchtliche Reibungskräfte im Lager 6b. Diese Kräfte reduzieren die Zentrifugaldrillmomente in hohem Maße, die auf die äußere.. Schaufel einwirken und infolgedessen auf die Schnecken 9 übertragen werden. So ist eine Abnutzung und ein Ausfall aus außergewöhnlichen Gründen höchst unwahrscheinlich. - .

, 109824/0095 OR,_S!NAL

_ IC

Wenn das Triebwerk durch den Fahrtluftstrom gedreht wird und wenn der Rotor stillgesetzt werden soll, werden die Hydraulikzylinder 41 in Tätigkeit gesetzt und der Schlitten 34 wird in axialer Richtung bewegt, um auf die konischen Flächen 36 bzw. 37 einzuwirken. Wenn der Schlitten dann stillgesetzt ist, dann ist auch das Kegelrad 30 stillgesetzt und das Ritzel 26 dreht sich nunmehr um die eigene Achse und bewirkt, daß die äußeren Schaufeln in die Segelstellung gedreht werden. Der Rotor wird demgemäß progressiv abnehmenden aerodynamischen Belastungen ausgesetzt, bis sich das Gebläse in Segelstellung befindet. Wenn die Schaufeln in eine Lage überführt sind, in der die Luftbelastung auf beiden Seiten der Schaufel gleich ist, kommt der Rotor zur Ruhe. Wenn infolge von Massenkraftwirkungen die Schaufeln über ihre Gleichgewichtsstellung hinaus verschwenkt werden, dann dreht der Rotor seine Drehrichtung um, weil die Luft auf den anderen Oberflächen der Schaufeln lastet. Dann ist ein gewisser Schlupf zwischen den konischen Oberflächen 36 und 37 vorzusehen. So hat die Getriebekette ihr eigenes Rückkopplungssystem und es erübrigt sich eine Überwachung durch den Flugzeugführer oder eine komplexe Überwachungsanlage. Diese Art des Antriebs kann daher als außerordentlich leichtes epicyclisches System mit geringer mechanischer Wirksamkeit betrachtet weTien. Hierdurch wird der Antrieb relativ unempfindlich gegenüber Schwingungsbeanspruchung und zugleich werden hohe mechanische: Toleranzen vermieden.

Um die Schaufeln in ihre ursprüngliche Stellung zurückzuführen, nachdem das Triebwerk gewartet wurde, wird der Rotor durch einen

10982 4/009 E _OR1G1NAL ,NSPECTlD ./.

äußeren Antrieb in der Gegenrichtung angetrieben, während die konischen Oberflächen J)6 und ~yj leicht aufeinanderliegen, so daß ein gewisser Schlufif der Zwischenfläche auftritt, wenn die Schaufeln die volle Segelstellung erreicht haben.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel wird ein Schlitten J^ fraktionell entweder schneller oder langsamer als der Antrieb 18 gedreht und der Antrieb ist in der Lage,, in beiden Flugrichtungen eine Segelstellung zu gewährleisten. Dies ist nützlich, wenn der Plugplan eines Flugzeuges ein Triebwerk erfordert, das unter verschiedenen Schubbedingungen arbeiten soll oder das für Zwecke der Landung oder der Bremsung einen umgekehrten Schub liefern soll. Auch hier ist es möglich, eine gewisse Geräuschverminderung dadurch zu erzielen, daß der Anstellwinkel der Gebläseschaufeln eingestellt wird. Dies kann nach intensiver Versteifung des Gesamtsystems durch hydraulische elektrische oder mechanische Mittel bewirkt werden, die einen Bauteil antreiben, der mit dem Rad 30 in Eingriff steht.

Es könnte auch ein Motor benutzt werden, der direkt auf eine Welle 24 arbeitet, jedoch ergäbe sich hierdurch eine weitere Komplizierung.

Pat entansp&che;

10S8 2A/0095

Claims

Patentansprüche :

1. Gebläse für Gasturtihenstrahltriebwerke mit einer Welle und mehreren im wesentlichen radial verlaufenden inneren Schaufelabschnitten, die auf der Welle festgelegt sind, dadurch gekennz ei chnet , daß ein Schaufelring (15) koaxial zu der Welle (lö) angeordnet und mit den Spitzen der inneren Schaufelabschnitte (1) verbunden ist, und daß äußere, im wesentlichen radial verlaufende Schaufelabschnitte (2) auf dem Schaufelring gelagert sind,und daß Jeder äußere Schaufelabschnitt so gelagert ist, daß er sich um seine Längsachse drehen kann.

2. Gebläse nach Anspruch 1, ·

dadurch gekennzeichnet , daß der Schaufelring (15) sämtliche Zentrifugalbelastungen aufnehmen kann, die von den äußeren Schaufelabschnitten (2) herrühren, wenn das Gebläse in Drehung versetzt wird,und daß die Lager (7) für die Schaufelfüße (4) der äußeren Schaufel· abschnitte am Schaufelring angeordnet sind.

3· Gebläse nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Schaufelabschnitte (2) längs des Umfanges des Schaufelringes (15) gegenüber den inneren Schaufelabschnitten

(l) so versdzt angeordnet sind, daß die Antriebsübertragung (21,22,2^,9,25) für die äußeren Schaufelabschnitte (2) in dem Schaufelring bzw. den inneren Schaufelabschnitten ausgelöscht werden.

10982 4 /Π095 ' ·/·

4. Gebläse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelring (15) an den Innenabschnitten (21) elastisch so festgelegt ist, daß er sich bei Drehung des Gebläses frei in einem bestimmten überwachbaren Betrag deformieren kann.

5· Gebläse nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet , daß jeder innere Schaufelabschnitt (1) mit dem Schaufelring (15) durch eine Federanordnung (l4) verbunden ist, die eine überwachbare radiale Bewegung nur des Ringes gegenüber den inneren Schaufelabschnitten ermöglicht.

ö. Gebläse nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (14) aus zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Federelementen (54,55) besteht, die sich in tangentialer Richtung in einem Kreis koaxial zur Welle von der Spitze der inneren Schaufelabschnitte (l) ausdehnen und an einem Ende an den Innenabsehnitten und mit dem anderen Ende am Schaufelring (15) festgelegt sind.

7. Gebläse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sohaufelring (15) eine H-förmige Querschnittsgestalt hat und daß die Schenkel des H radial verlaufen, um Endflansche (12) zu bilden, während der Steg (15) die Lager (Y) zur Lagerung der äußeren Schaufelabschnitte (2) trägt.

t09 8 2/₊/0 095 /

ORIGINAL INSPECTED

ö. Gebläse nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der H-förmige Querschnitt mit Versteifungswänden (lj5) ausgestattet ist, die die radial inneren und die radial äußeren Umfange der Plansche (12) verbinden.

9· Bebläse nach Anspruch 7 oder ö,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (7) aus zylindrischen Hülsen bestehen und daß die äußeren Schaufelabschnitte Füße (4,b) aufweisen, die so geformt sind, daß sie in die zylindrischen Hülsen einpassen und sich in diesen um ihre Längsachse drehen können.

10. Gebläse nach Anspruch 9, , dadurch gekennz ei cn net , daß der Schaufelring Stege (1O) aufweist, die sich von jedem Lager nach den Endflanschen erstrecken, wodurch Kräfte und Momente auf die Endflansehe übertragen werden können.

11. Gebläse nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (10) die Träger für Elemente (9) des Antriebs bilden, der die Drehung der äußeren Schaufelabschnitte bewirkt.

12. Gebläse nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, .

daß der Ring mit in Umfangsrichtung verlaufenden Versteifungsflanschen (50',5I¹) an der radial inneren Oberfläche des Steges (I₅) versehen ist. qWQINAL IHSPECTBD'

109324/0095 ' ./·

" ²⁰ " 16Ό1638

13· Ggbläse nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungssteg (11) Jedes Lager (7) mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Flanschen (50**51*) verläuft«

14. Gebläse nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet , daß jede Feder (14) am Steg (13) des Η-Querschnittes zwischen zwei axialen Flanschen (53**56) liegt, die von derAnneren Oberfläche des Steges (13) des Ringes vorstehen.

15. G&läse nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet , daß der Raum zwischen den Blattfedern (5^*^55*) mit einem elastischen Material angefüllt ist.

Ib. Gebläse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß^jeder Innenabschnitt (1) auf einen hohlen, im Querschnitt kastenförmigen Ring (16) gelagert ist, der auf der Welle (lö) befestigt ist.

17· Gebläse nach Anspruch Ib,

dadurch gekennzeichnet , daß die radialen Wände des KastenquerSchnitts (16) in ihrer Dicke verjünxt vom inneren Ende nach dem äußeren Ende ausgebildet sind, so daß die Beanspruchungen am inneren Ende vermindert werden, wodurch der Antrieb von der Welle (Ib) nach dem inneren.Ende (17) eingeführt werden kann, ohne die Bauteile überzubelasten. ^ Ό 9 B 2 4 7 ='D © 3 S